NGHIÊN CỨU ĐIỆN ÁP QUÁ ĐỘ PHỤC HỒI TRONG
HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM
A STUDY OF THE TRANSIENT RECOVERY OVERVOLTAGES IN
THE VIETNAM POWER SYSTEM

NGUYỄN HỒNG ANH, Đại học Đà Nẵng
LÊ CAO QUYỀN, Công ty tư vấn xây dựng Điện 4
TRẦN QUỐC TUẤN, INPG, Pháp TÓM TẮT
Bài báo nghiên cứu về điện áp quá độ phục hồi (TRV) và phối hợp cách điện đối với hệ thống lưới điện
Việt Nam. Các hiện tượng tạo ra mức quá điện áp cao sẽ được khảo sát qua phần mềm EMTP. Kết quả
nghiên cứu có ích trong việc xây dựng cũng như vận hành hệ thống điện này.

ABSTRACT
This paper investigates the transient recovery overvoltages (TRV) and the insulation coordination in the
Vietnam power system. Several events that can produce high levels of overvoltage are examined by
using the EMTP. The study is useful for contructing and operating this system.
1. GIỚI THIỆU
Quá điện áp phục hồi (TRV) là hiện tượng quá điện áp xuất hiện giữa hai cực của máy cắt khi
máy cắt mở và thông thường có liên quan đến pha ngắt dòng đầu tiên. Có hai thông số quan trọng nhất
trong nghiên cứu TRV là biên độ cực đại mà thành phần quá điện áp này đạt được phụ thuộc vào giá trị
điện áp vận hành bình thường của hệ thống và tốc độ gia tăng quá điện áp phục hồi trong suốt quá trình
dao động phụ thuộc vào tần số dao động. Các thông số của TRV này là thành phần vô cùng quan trọng
trong việc thiết kế và vận hành của máy cắt. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến mức TRV cao xuất hiện
trên máy cắt như : loại trừ sự cố, cắt đường dây không tải, cắt đột ngột dòng tải và đóng mở ngược pha.

B. Các kết quả mô phỏng TRV:
Hệ thống điện thực 500/220kV của Việt Nam được đưa vào mô phỏng nhằm xem xét ảnh hưởng
của vị trí và loại sự cố đến các dạng TRV. Do thời điểm xuất hiện của các sự cố là ngẫu nhiên và thời
gian các máy cắt thực hiện cắt là không xác định chính xác, do đó mô phỏng phân bố xác suất với 100
lần tính toán ứng với các thời điểm này sẽ được thực hiện nhằm tìm ra giá trị cực đại của TRV.
Bảng 1. TRV trên máy cắt 500kV đối trường hợp cắt sự cố ba pha chạm đất ứng với các vị trí ngắn
mạch khác nhau
Vị trí sự cố
(Đoạn dường
dây)
Máy cắt tại
phía
Pha
A
Pha
B
Pha
C
1 (Pleiku) Nam Pleiku

1.40

1.45

1.40

(Pleiku-Di
Linh)
Bắc Di Linh


1.75

(Di Linh-Tân
Định)
Bắc Tân
Định
2.15

2.25

2.20

6 (Tân Định)

Nam Di Linh

2.30

2.40

2.35

(Di Linh-Tân
Định)
Bắc Tân
Định
1.05

1.10



(Tân Định-
Phú
Lâm)
B
ắc Phú Lâm
2.10

1.95

1.80

Bảng 1 trình bày các giá trị TRV ở các máy cắt trên đường dây 500kV mạch 2 đoạn từ Pleiku đi
Phú Lâm qua Di Linh và Tân Định trong trường hợp cắt ngắn mạch ba pha chạm đất ứng với các vị trí

sự cố khác nhau. Các kết quả này ghi nhận được qua 100 lần tính toán ngẫu nhiên đối với mỗi trường
hợp sự cố. Hình 2 thể hiện dao động điện áp phía đường dây và phía trạm 500kV trước và sau khi máy
cắt 500kV Bắc Di Linh cắt giải trừ sự cố ba pha chạm đất.
TRV cực đại đối với loại sự cố này có thể đạt đến giá trị 2.84pu. Hình 3 trình bày giản đồ phân
phối xác suất của TRV tại máy cắt 500kV Nam Pleiku đối với trường hợp cắt ngắn mạch ba pha chạm
đất qua 100 lần tính toán ngẫu nhiên.

0


Hình 2. Điện áp pha A phía đường dây và tại trạm khi máy cắt 50kV Bắc Di Linh cắt
sự cố ba pha chạm đất

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

2.2

2.4

2.6

2.8

3

0

5

10


50

60

70

80

90

100

- 3

- 2

- 1

0

1

2

t (mS)

U (pu)
nối giữa các đoạn cáp, vỏ cáp sẽ được nối đất. Vỏ cáp ở các vị trí J3, J6, đầu vào, đầu ra được nối trực
tiếp xuống đất, riêng các vị trí J1, J2, J4, J5, J7 và J8 sẽ nối đất thông qua chống sét van nhằm giảm
mức quá điện áp xuất hiện trên vỏ.
Không thực hiện nối tắt nhanh tụ bù

Nối tắt nhanh tụ bù
L1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

L8

L9


Mô hình hoá chống sét van với đặc tính bảo vệ dạng sóng hình thang được đưa vào phân tích
nhằm xem xét quá điện áp do thành phần đầu sóng của dạng sóng sét này gây ra.
Bảo vệ quá điện áp đối với lỏi cáp sẽ sử dụng các chống sét van với điện áp định mức 192kV
(giá trị hiệu dụng). Các chống sét van điện áp định mức 12kV sẽ sử dụng nhằm hạn chế quá điện áp
xuất hiện ở vỏ cáp.
Quá điện áp do sét tác động đối với cách điện của đường dây trên không được biểu diễn bằng
các đường đặc tính điện áp theo thời gian. Trong khi đó đối với hiện tượng sét đánh gây ra phóng điện
ngược hoặc đánh trực tiếp được mô hình hóa bằng các nguồn dòng nối đến cột hoặc đoạn đường dây
trên không nối đến đầu cáp.
C. Kết quả mô phỏng:
Trong phần này nghiên cứu sẽ khảo sát ở 20m đoạn thanh cái của trạm GIS và một đoạn cáp
ngắn đấu nối từ thanh cái đến MBA. Các kết quả tính toán quá điện áp do sét và quá điện áp thao tác
bằng phần mềm EMTP dùng để kiểm tra, so sánh với điện áp chịu đựng xung sét định mức (sóng sét
1.2/50 s) và điện áp chịu đựng ở tần số công nghiệp (trong 1 phút) của thiết bị. Trong đó đối với thiết
bị 500kV mức cách điện xung xét cơ bản (BIL) là 1050kV (giá trị đỉnh) và mức cách điện ở tần số công
nghiệp là 460kV (giá trị hiệu dụng) [1].
1. Sét đánh trực tiếp:
Mô phỏng dạng sóng sét 1/50 s với biên độ 16kA đánh trực tiếp lên một pha tại cột thứ 2 (cách
đầu vào nối cáp 100m)
Trong trường hợp không sử dụng chống sét van nối đất gián tiếp, quá điện áp có thể đạt đến giá
trị cực đại là 543kV trên đoạn cáp ngầm và 594kV tại TBA Tao Đàn. Hình 7 trình bày các dạng sóng
quá điện áp tác động trên lõi cáp.
0.00


0.15

- 60000

- 40000

- 20000

0

20000

40000

60000

t (mS)

U (V)Hình 8. Điện áp xuất hiện trên vỏ cáp tại các nối J1 và J2
Trong trường hợp sử dụng chống sét van, quá điện áp đến giá trị cực đại là 542kV trên đoạn cáp ngầm
và 526kV tại TBA Tao Đàn. Quá điện áp cực đại giữa lõi và vỏ cáp có thể đạt đến giá trị 526kV. Hình 8 cho thấy
các dạng sóng quá điện áp trên vỏ cáp tại các mắc nối giữa các đoạn cáp J1 và J2. Điện áp cực đại trên vỏ cáp tại
điểm nối J1 đạt khoảng 55.7kV.
Tiến hành các phân tích nhằm xem xét sự ảnh hưởng của việc thay đổi thông số biên độ dòng xung sét
đến biên độ của quá điện áp trên cáp và TBA cho thấy: giá trị này chiều hướng giảm dần khi sét đánh trên đường
dây trên không càng xa điểm đấu nối giữa nó với cáp. Khảo sát với dạng sóng sét 1/50 s với biên độ 12.5kA
đánh trực tiếp lên một pha tại cột thứ 2 (cách đầu vào nối cáp 100m), giá trị cực đại của quá điện áp đạt được là

Trong trường hợp mô phỏng dạng sóng sét 3/50 s với biên độ 200kA đánh trực tiếp lên cột thứ
2, quá điện áp cực đại có thể đạt đến giá trị 669kV trên cáp và 662kV tại TBA Tao Đàn. Hình 9 trình
bày các dạng sóng quá điện áp xuất hiện trên lỏi cáp. Giá trị điện áp cực đại trên vỏ cáp tại nối J1
khoảng 62.3kV.
4. KẾT LUẬN
Từ các kết quả mô phỏng TRV cho thấy hai trường hợp tạo ra giá trị TRV cao nhất là : trên máy
cắt Nam Pleiku khi sự cố tại vị trí số 6 (Phú Lâm) và trên máy cắt Bắc Di Linh khi sự cố xuất hiện tại vị
trí số 1 (Nam Pleiku). Nguyên nhân gây gia tăng giá trị TRV là do thành phần năng lượng bẫy còn lưu
lại trong tụ bù dọc tại thời điểm đường dây bị cắt ra. Mức TRV trên các máy cắt đường dây 500kV thứ
ba và thứ tư (Phú Lâm-Nhà Bè-Phú Mỹ và Phú Lâm-Nhà Bè-Ômôn) đều dưới 1.8pu. Trong các trường
hợp khảo sát này tốc độ gia tăng điện áp quá độ phục hồi đều thấp hơn mức 0.5 kV/s.
Các nghiên cứu phối hợp cách điện cho đường dây cáp ngầm 220kV Tao Đàn-Nhà Bè cũng
được trình bày trong bài báo này. Trong đó các kết quả quá điện áp có được từ việc mô phỏng các hiện
tượng do sét nhằm để cung cấp biên bảo vệ an toàn phù hợp đối với tuyến cáp ngầm 220kV Nhà Bè-
Tao Đàn và TBA GIS 220kV Tao Đàn thông qua các giá trị về mức cách điện xung xét cơ bản (BIL),
mức cách điện xung thao tác cơ bản (BSL) và mức cách điện ở tần số công nghiệp của các thiết bị này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. T. Tran-Quoc, and all, "Reducing Dead Time for Single-Phase Auto-Reclosing on a Series-
Capacitor Compensated Transmission Line", IEEE Transaction on Power Delivery, vol. 15,
No. 1, January 2000
[2]. T. Tran-Quoc, L. Pierrat, "An Efficient Non Linear Transformer Model and Its Application to
Ferroresonance Study," IEEE Trans. on Magnetics, vol. MAG-31, no. 3, May 1995, pp. 2060-
2063.
[3]. F. Iliceto, E. Cineri, M. Cazzani, G. Santagostino, "Transient Voltages and Currents in Series-
Compensated EHV Lines", Proceeding IEE, Vol. 123, No. 8, August 1976, pp. 811-817.
[4]. Groupe de Travail 33.10, "Surtensions Temporaires: Origines, Effets et Evaluation," CIGRE,
1990, Paris, FRANCE, Aug Sept. 1990.